APONTAMENTOS Lavra Subterrânea2021 PMII

Prévia do material em texto

Introdução à Lavra Subterrânea 
A lavra subterrânea apresenta menos impactos ambientais, maior selectividade e menor 
relação estéril/minério. No quesito ambiental, além do menor impacto visual, a disposição de 
estéril e rejeito em subsolo elimina os custos e a necessidade de áreas em superfície. 
A extração de minério a grandes profundidades (acima de 850 m) tende a se intensificar cada 
vez mais, devido primeiramente aos poucos recursos minerais situados próximos a superfície 
e também as maiores restrições ambientais impostas à lavra a céu aberto. A crescente 
mecanização e automação tendem a reduzir os custos inerentes à lavra em subsolo. 
Segundo Robbins (2000), a mecanização da lavra subterrânea, particularmente a mecanização 
dos processos de escavação, é um objectivo que pode resultar em reduções de custo 
significativas e níveis maiores de lucratividade para minas subterrâneas. 
Classificação 
Torres e Gama (2003) classificam as minas subterrâneas em pouco profundas (até 850 m) e 
profundas; também classificam em relação à temperatura ambiente. 
A divisão quanto ao porte não é bem definida, principalmente quando se considera a natureza 
o valor e o tipo de depósito da substância. Algumas classificações disponíveis são do Canadá 
(CANMET), de Minérios & Minerales (apresentada anualmente nas “200 maiores minas”) e a 
seguinte, de Kruger (2010). 
Uma referência geralmente aceita, segundo o citado autor, para efeito de divisão, é referida 
à capacidade diária de produção. Segundo ela, as operações mineiras se dividem: 
Tipo Produção diária 
 Grande Porte acima de 30.000 t/dia 
 Médio Porte entre 3.000 t/dia e 30.000 t/dia 
 Pequeno Porte abaixo de 3.000 t/dia. 
Os diversos métodos de lavras já catalogados e definidos podem ser agrupados por suas 
características de aplicabilidade ou princípios comuns. Percebe-se que o grau de suporte dos 
realces, a inclinação do corpo mineralizado e a condição geotécnica do maciço rochoso 
representam os principais critérios de agrupamento. 
Princípios fundamentais da lavra subterrânea 
 Abandono de Pilares 
Desmonte com o avanço de aberturas paralelas, convenientemente espaçadas, deixando-se 
porções do minério para formar pilares, de dimensões e formas adequadas, que limitam os 
vãos das aberturas e promovem a sustentação do teto. 
Ex1: Câmaras e pilares (room and pillar); Alargamento em Subníveis (sublevel stoping) – 
variantes VCR, VRM, AVOCA. Alargamentos abertos (open stopes) - lavra frontal (breast 
stoping), ascendente (underhand stoping) ou descendente (overhand stoping). 
 
 
 Enchimento 
A medida que o material útil vai sendo extraído, o vazio formado é preenchido com outro 
material, de forma a promover a sustentação do teto. O desmonte da face é integral e a 
frente se desloca paralelamente a si mesma, sendo acompanhada a certa distância pelo 
enchimento. O teto na frente de trabalho é normalmente sustentado com estruturas 
apropriadas para evitar a eventual queda de blocos mais ou menos soltos ("chocos"). 
Corte e enchimento ou corte e aterro (cut and fill); Recalque (shrinkage stoping); 
 
 Abatimento controlado do teto 
Com o avanço da frente de lavra, em vez de se processar a sustentação com o enchimento, 
provoca-se o seu desabamento, a uma distância controlada da frente, dissipando-se parte da 
energia armazenada no maciço. Além disto, a rocha desabada empola, o que inibe a propagação 
do abatimento, a partir do momento em que os blocos começam a exercer reações apreciáveis 
sobre o teto, favorecendo a sua sustentação. 
Ex: Abatimento em subníveis (sublevel caving) e em blocos (block caving); Frente longa 
(longwall mining); 
 
 
Selecção do Método de Lavra Subterrânea 
Introdução 
A selecção do método de lavra está entre os pontos mais críticos e problemáticos da 
profissão de engenheiro de minas. No passado, era baseada (somente) na experiência 
anterior. Como o método de lavra tem efeitos no investimento e nas operações de lavra e 
processos, e por causa dos problemas que causa a mudança de método durante a extracção, 
são necessários estágios aplicáveis e bem levantados na viabilidade para chegar a uma 
produção fixa antecipada durante a vida da mina tão logo quanto possível. 
Cada método de lavra é aplicado a uma faixa estreita de características do depósito mineral, 
principalmente sua disposição espacial, o comportamento mecânico do próprio corpo mineral e 
de suas encaixantes e do campo de tensões a que está submetido, além das legislações 
mineral e ambiental vigentes, das características topográficas e das comunidades locais. 
Os factores principais na selecção do método de lavra subterrânea são a geometria e a 
resistência mecânica do corpo de minério e da rocha encaixante (Germani, 2002). 
Desde que um corpo de minério esteja provado e delineado, e tenham sido colectadas 
informações suficientes que possibilitem análises posteriores, o processo importante de 
selecção do(s) método(s) de lavra mais apropriado(s) para a lavra pode ser iniciado. 
Num primeiro estágio, a selecção é apenas preliminar, servindo de base para um arranjo geral 
do projecto e um estudo de viabilidade. Posteriormente, pode-se achar necessária a revisão 
de detalhes, mas os princípios básicos para a extracção do minério devem permanecer como 
parte do arranjo final. 
Factores influenciantes na selecção de um método de lavra 
Os critérios que determinam a selecção de um método de lavra subterrânea relacionam-se a 
vários factores. A importância destes varia com a localização geográfica, a situação de 
desenvolvimento da tecnologia industrial, o “clima” económico do país e, talvez, no mundo. 
Todos como função do tempo. Assim, a melhor escolha de um método de lavra depende de um 
grupo de factores de valores definíveis e indefiníveis para numerosos factores que podem ser 
considerados fixos em um ponto preciso no tempo. Mudanças subsequentes na economia e/ou 
desenvolvimento tecnológico podem tornar necessárias modificações ou completa revisão do 
método de lavra existente. 
Uma classificação de critérios p/ selecionar um método de lavra deve ser baseada em 
definições mais amplas. Casos específicos podem apresentar soluções simples ou propor 
questões muito confusas; as respostas para estas são mais baseadas no bom senso do que em 
raciocínios lógicos e resultados derivados. 
Dentro dos princípios básicos de engenharia económica e de segurança, o projecto de um 
método de lavra deve ajustar-se aos numerosos factores de restrição, que devem ser 
agrupados, um tanto arbitrariamente mas para facilidade de discussão, em várias categorias. 
Método ideal - Seria aquele que permitisse maior lucro, completa extração, máxima segurança 
e higiene, mínima poluição ambiental. 
Os critérios que entram na escolha de um método de lavra derivam dos seguintes grupos de 
factores: 
1. A forma, tamanho e posição espacial da jazida; 
2. O valor absoluto e a distribuição espacial dos valores minerais na jazida; 
3. As propriedades mecânicas e químicas do minério e das rochas encaixantes; 
4. A disponibilidade financeira para início e condução das operações de lavra; 
5. Segurança, bem estar e regulamentações governamentais; 
6. O efeito de operações subsidiárias; 
7. Considerações especiais. 
Os três primeiros grupos de fatores são fixados pela natureza e não podem ser manipulados. 
Seus valores são absolutos e seus efeitos mais positivos e determinísticos. Os outros grupos 
de fatores podem, na maioria dos casos, ser manipulados e alterados para refletir o bom 
senso da engenharia e mudanças de política da empresa. 
1- Fatores geológicos 
1.1- Configuração geométrica do corpo de minério 
Esta propriedade define as dimensões relativas e a forma de um corpo de minério. Ela está 
relacionada à origem do depósito geológico. Corpos de minério descritos como jazidas de 
camadas ou estratiformes são de origem sedimentar, e sempreextenso em duas dimensões e, 
usualmente, formados por preenchimento hidrotermal e processos metamórficos. 
Em jazidas maciças a forma do corpo é, na maioria das vezes, regular, com nenhuma dimensão 
geologicamente maior ou menor. Corpos de minério de cobre disseminados são típicos dessa 
categoria. 
A configuração do corpo de minério e sua relativa origem geológica influencia a reposta da 
massa rochosa à atividade de lavra, mais obviamente por efeitos geométricos diretos. 
Outros efeitos, tais como a estrutura deposicional, alteração local das rochas encaixantes, e 
a natureza do contato minério-rochas encaixantes, podem impor um modo particular de 
comportamento da massa rochosa. 
1.2- Posição Espacial 
Concernente às propriedades puramente geométricas de um corpo de minério, tais como 
profundidade, mergulho e conformação. A conformação descreve a forma e continuidade do 
corpo de minério, determinada por sua estória pós-mineralização, tais como episódios de 
falhamentos e dobramentos. Por exemplo, em ambientes intensamente fraturados, um método 
flexível e seletivo é recomendável para acomodar as mudanças de forma na distribuição 
espacial do minério. 
1.3- Tamanho 
As dimensões absolutas e relativas de um corpo de minério são importantes na determinação 
do apropriado método de lavra. Uma jazida grande, geometricamente regular pode ser 
adequada para uma lavra utilizando um método mecanizado de grande escala, tal como em 
abatimento em bloco (block caving). Uma jazida pequena, do mesmo tipo de minério, pode 
requerer um método seletivo e um preciso controle do terreno para oferecer uma operação 
rentável. 
Além da importância direta, existe uma inter-relação entre o tamanho do corpo de minério e 
as outras propriedades geométricas de configuração forma e posição, em seus efeitos sobre 
o método de lavra. 
2- O valor absoluto e a distribuição espacial dos valores minerais 
Os parâmetros críticos são o teor médio, teor de corte e distribuição do teor. Estes 
parâmetros definem o tamanho e o valor monetário da jazida conforme o preço de mercado 
do produto mineral beneficiado. 
Eles também indicam o grau de flexibilidade requerido no método de lavra selecionado para o 
corpo de minério, visto que é necessário que o minério de teor marginal seja excluído da 
operação de produção, em resposta às mudanças das condições de mercado. 
A aplicabilidade dos vários métodos de lavra depende fundamentalmente do grau no qual o 
minério e as rochas encaixantes devem se manter sem suporte e como devidamente os 
métodos reúnem os requerimentos para o fundamental suporte do teto e das paredes das 
escavações. 
3.1- Ambiente Geomecânico 
A resposta de uma massa rochosa a um método particular reflete a constituição mecânica e 
geológico-estrutural do corpo e das rochas encaixantes. 
As propriedades da rocha intacta incluem resistência (à compressão simples, cisalhamento, 
tração, etc.), características de deformação (propriedades elásticas, plásticas e de fluência) 
e características de alteração. 
As propriedades da massa rochosa são definidas pela existência de características 
geométricas e geomecânicas, de famílias de juntas, falhas, zonas de cisalhamento e demais 
superfícies de descontinuidade. 
O estado de tensões "in situ" também é um parâmetro significativo. 
Além das variáveis geomecânicas convencionais, outras propriedades da massa podem 
influenciar a escolha do método. Propriedades químicas adversas de um minério, por exemplo 
oxidação e recimentação podem evitar (ou impedir) a aplicação de determinados métodos (ex.: 
recalque e método de abatimento). 
Além disso, de fundamental importância são as condições hidrogeológicas: permeabilidade do 
maciço, pressões (de água) neutras atuantes e outras (ex.: atividade sísmica natural ou 
induzida). 
Selecção Do Método De Lavra – Peele (1941) –Tab 13.5 Hartman 
Formato do 
Corpo 
Orientaçào Espessura Resistência do 
Minério 
Resistência das 
Encaixantes 
Métodos Aplicáveis 
Tabular 
 
Horizontal, 
Subhorizontal 
Estreito 
Forte Fortes Câmaras e pilares 
Fraco, forte Fracas Longwall 
Espesso 
Forte Fortes Câmaras e pilares 
Fraco, forte Fracas Abatimento em Subnível 
Vertical, 
subvertical 
Estreito 
Forte Fortes Recalque, sublevel stoping 
Forte Fracas Artificialmente suportados 
Fraca Fortes Square set stoping 
Fraca Fracas Square set stoping 
Espesso 
Forte Fortes Recalque, sublevel stoping 
 Forte Fracas 
Cut and fill, sublevel caving, 
square set stoping 
Fraca Fortes 
Sublevel caving, block 
caving, square set stoping 
Fraca Fracas 
Sublevel caving, block 
caving, square set stoping 
Massivo 
 - 
 
 - 
 
Forte Fortes Recalque, sublevel stoping 
Fracas Fracas e fortes 
Sublevel caving, block 
caving, square set stoping 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seleção de método de lavra subterrânea (Hartman, 2002) 
 
Competência minério e rocha 
encaixante 
Forma, mergulho, potência, 
dimensões 
Método 
 
 
Forte a moderada, competente 
Tabular, plano, pouco espesso, grande 
dimensão 
Câmaras e Pilares 
Tabular, plano, espesso, grande 
dimensão 
Alargamentos e 
pilares 
Tabular, íngreme, pouco espesso, 
qualquer dimensão 
recalque 
Tabular, íngreme, espesso, grande 
dimensão 
Alargamento em 
subníveis 
Moderado a fraco, incompetente Variada, íngreme, pouco espesso, 
qualquer tamanho 
Corte e enchimento 
 
Moderado a fraco, abatível 
Tabular, plano, pouco espesso, grande 
dimensão 
longwall 
Tabular ou maciço, íngreme, espesso, 
grande dim. 
Abatimento em 
subníveis 
Maciço, íngreme, espesso, grande 
dimensão 
Abatimento em blocos